Luận văn thạc sĩ: Công nghệ dập thể tích và lập trình gia công khuôn bánh răng vi sai

Luận văn thạc sĩ trình bày quy trình công nghệ và lập trình gia công khuôn dập thể tích để chế tạo bộ bánh răng vi sai cho xe tải Hyundai.

• Tác giả: Nguyễn Thành Trung
• Người hướng dẫn: TS. Đỗ Hữu Quyết
• Trường học: Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
• Chuyên ngành: Cơ Khí - Công Nghệ Chế Tạo Máy
• Đề tài: Nghiên cứu công nghệ và lập trình gia công khuôn dập thể tích để chế tạo bộ bánh răng vi sai của xe tải Hyundai
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sỹ
• Năm xuất bản: 2013
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Tổng quan về công nghệ dập khối trong chế tạo bánh răng vi sai

Công nghệ dập khối là một phương pháp tiên tiến trong chế tạo bánh răng vi sai xe Hyundai. Phương pháp này giúp tạo hình phôi kim loại bằng cách sử dụng áp lực cao trên máy ép, cho phép giảm đáng kể lượng gia công cơ khí sau này. Gia công khuôn dập đóng vai trò quan trọng trong việc xác định chất lượng sản phẩm cuối cùng. So với phương pháp rèn truyền thống, công nghệ dập khối mang lại nhiều ưu điểm vượt trội như độ chính xác cao hơn, tính đồng đều tốt hơn, và hiệu suất sản xuất cao hơn. Việc áp dụng công nghệ này vào chế tạo bánh răng đã nâng cao chất lượng sản phẩm và giảm chi phí sản xuất đáng kể.

1.1. Khái niệm và phân loại công nghệ dập khối

Dập khối là quá trình biến dạng dẻo kim loại dưới tác dụng của lực ép ngoài để tạo ra các chi tiết có hình dạng phức tạp. Công nghệ này được phân loại thành dập khối tự do và dập khối trong khuôn kín. Với bánh răng vi sai, phương pháp dập khối trong khuôn kín được ưu tiên vì đạt độ chính xác và tiết kiệm vật liệu cao nhất. Các máy dập điển hình bao gồm máy ép ma sát, máy ép thủy lực, và máy ép cơ khí.

1.2. Ưu và nhược điểm của phương pháp dập khối

Ưu điểm chính của gia công dập khối bao gồm: độ chính xác cao, cải thiện cấu trúc kim loại, giảm chi phí nguyên liệu, và tăng năng suất. Tuy nhiên, nhược điểm là chi phí đầu tư khuôn dập ban đầu cao, yêu cầu công nghệ và kỹ năng cao, và cần kiểm soát chặt chẽ các tham số công nghệ. Để vượt qua những hạn chế này, việc mô phỏng số và tối ưu hóa quy trình là rất cần thiết.

II. Cơ sở lý thuyết quá trình dập khối chính xác

Dập khối chính xác trong khuôn kín là phương pháp tạo hình chi tiết phức tạp với độ chính xác cao mà không cần gia công tiếp theo hoặc chỉ cần gia công tối thiểu. Để chế tạo bánh răng vi sai cho xe tải Hyundai, cần hiểu rõ các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình dập khối. Sơ đồ công nghệ dập khối chính xác bao gồm các bước: chuẩn bị phôi, làm nóng phôi, dập tạo hình, và làm mát sản phẩm. Các yếu tố công nghệ quan trọng như nhiệt độ dập, tốc độ dập, và lực dập cần được điều chỉnh tối ưu để đạt chất lượng tốt nhất.

2.1. Yêu cầu công nghệ và thiết bị dập khối chính xác

Dập khối chính xác đòi hỏi các thiết bị chuyên dụng với độ chính xác cao và khả năng kiểm soát tham số chặt chẽ. Máy ép ma sát là lựa chọn phổ biến cho chế tạo bánh răng vi sai. Các yêu cầu về khuôn dập bao gồm: độ bền cao, độ chính xác cao, khả năng tản nhiệt tốt, và tuổi thọ dài. Gia công khuôn dập phải sử dụng máy CNC hiện đại với độ chính xác đến từng micromet.

2.2. Các sản phẩm dập khối chính xác điển hình

Các sản phẩm dập khối chính xác bao gồm: bánh răng, trục cam, chi tiết máy điểm, và các bộ phận có hình dạng phức tạp. Bánh răng vi sai xe Hyundai là ví dụ điển hình của sản phẩm dập khối chính xác. Chất lượng sản phẩm sau dập khối đã đáp ứng tiêu chuẩn kỹ thuật cao, giảm đáng kể gia công cơ khí tiếp theo, và tăng năng suất sản xuất đáng kể.

III. Tính toán công nghệ chế tạo bánh răng bằng dập khối

Tính toán công nghệ cho chế tạo bánh răng vi sai trên máy ép ma sát bao gồm nhiều bước quan trọng. Đầu tiên, cần phân tích chi tiết bản vẽ bánh răng và xác định các chiều sai dùng được. Tiếp theo, lựa chọn phương án công nghệ phù hợp, xác định kích thước phôi ban đầu, và tính toán các tham số dập khối. Mô phỏng số sử dụng phần mềm Deform giúp tối ưu hóa quy trình dập khối, dự đoán được quá trình chảy kim loại, ứng suất, và biến dạng. Quá trình này cho phép phát hiện và khắc phục các vấn đề tiềm ẩn trước khi sản xuất thực tế.

3.1. Phân tích và lựa chọn phương án công nghệ

Phân tích phương án công nghệ cần xem xét các yếu tố: vật liệu phôi, hình dạng bánh răng, độ chính xác yêu cầu, và năng lực máy dập. Việc lựa chọn khuôn dập phù hợp là chìa khóa để thành công. Cần so sánh giữa dập khối một lần với dập khối nhiều bước. Đối với bánh răng vi sai, dập khối một lần trên máy ép ma sát là tối ưu nhất, vừa tiết kiệm chi phí vừa đạt chất lượng cao.

3.2. Xây dựng bản vẽ và xác định tham số dập khối

Bản vẽ vật dập cần xác định rõ chiều sai, độ dung sai, và hệ số co ngót. Xác định kích thước phôi ban đầu dựa trên thể tích bánh răng và hệ số co ngót khi làm mát. Các tham số dập khối quan trọng bao gồm: nhiệt độ dập (900-1000°C), tốc độ dập (50-100 mm/s), và lực dập (tính toán dựa trên diện tích dập). Mô phỏng Deform cho phép điều chỉnh các tham số này đến tối ưu.

IV. Lập trình gia công khuôn dập trên máy phay CNC

Gia công khuôn dập trên máy phay CNC là công đoạn then chốt quyết định chất lượng toàn bộ quá trình dập khối. Sử dụng phần mềm CIMATRON E7, có thể lập trình chi tiết mọi chi tiết của khuôn dập với độ chính xác cao. Quá trình bao gồm: nhập mô hình 3D, lựa chọn dao cắt, xác định chế độ cắt, mô phỏng gia công, và xuất chương trình NC. Máy CNC hiện đại với độ chính xác cao, cắt nhanh, và độ bền tốt là điều kiện tiên quyết. Việc kiểm tra và đo đạc khuôn dập sau gia công là bước quan trọng để đảm bảo chất lượng và độ chính xác yêu cầu.

4.1. Thiết kế chi tiết và lập trình với CIMATRON

CIMATRON E7 là phần mềm CAD/CAM mạnh mẽ cho lập trình gia công. Quy trình bao gồm: nhập bản vẽ 3D chi tiết khuôn dập, xác định mặt gia công, lựa chọn dao cắt (dao ngón, dao phay, dao rãnh), và xác định chế độ cắt (tốc độ 200-400 rpm, tốc độ tiến 100-200 mm/phút). Mô phỏng gia công trên máy tính trước khi gia công thực tế giúp phát hiện lỗi sớm.

4.2. Gia công và kiểm tra khuôn dập hoàn thiện

Gia công khuôn dập cần tuân thủ quy trình nghiêm ngặt: gia công mặt phẳng, gia công rãnh, gia công chi tiết phức tạp, và gia công trang trí. Sau gia công, cần kiểm tra khuôn bằng máy đo 3D để xác nhận độ chính xác, độ mềm của mặt dập, và độ bền. Các khuyếm khuyết cần được xử lý kịp thời trước khi sử dụng khuôn vào sản xuất thực tế.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU Chuong 1: TONG QUAN VE CONG NGHE DAP KHOI TRONG CHE TAO PHU TUNG O 10.1 Công nghệ đập khỏi Tớ 12 1.1 Khái niêm chung. Các dạng sản phẩm dién hinh. Ưu nhược điễm của đặp khối. Các nguyên công trong công nghệ đập khỗi.

Máy và thiết bị gia công áp lực.1 Phân loại máy đập tạo hình 30 1.2 Các loại máy rèn dập điển hình - 21 Chương?: CƯ NỞ LÝ THUYẾT QUÁ TRÌNH DẬP KHÔI CHÍNH XÁC TRƠNG KHUÔN KÍN. Sơ đồ công nghệ dập khối chính xác. Yêu cầu oông nghệ „20 2. Thiếtbị đập khối chính xác.

Lu nhược điểm của phương pháp đập khối chỉnh xác e A 2. Các sản phẩm dập khôi chỉnh xác điển hình. Yếu tô công nghệ ảnh tưởng tới quả Irình đập khôi chính xác 35 Chương 3: TÍNH TOÁN CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO RÁNH RẰNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐẬP KHÓI TRÊN MÁY ÉP MA SÁT. Phân tích chọn phương án công nghệ.

Phần tích chỉ tiết. Phân tích phương án công nghệ. Tinh toan công nghệ đập khối bánh răng. Mô phông các thông số công nghệ Š.4 Dập thử nghiệm trên máy ép ma sắt.

KET LUAN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIN CUA DE TAI. TAI LIEU THAM KHAO. KẾL thúc quả trình đập tạo hình - 82 Tinh 5. Vật liệu - 82 Hinh 5.

Biểu đồ tác dụng lên Punch. Ứng suất - 84 Linh 5. Ứng suất chỉnh lớn nhất 84 Hinh 5. Vận tốc chảy.

Phời đễ dập thữ. Gá phôilên máy ép ma sắt 86 Hình 5. So sánh bánh răng sau khi đập và mẫu bánh răng tham khảo.10 Chen ché dé cit phay tinh F3 $6 Trình 4.11 Chọn chế độ cắt phay tỉnh F1 $6 Hinh 4.12 Mô phỏng chương trình gia công thö F10. eo ST Hinh 4.13 Mô phỏng chuơng trình gia công tỉnh Ball RO.13 Giá tông trên máy CNC 60 Lĩnh 4.14 Khuôn đưới san khi gia công xong ce 60 Hinh 5.1 Ưu điểm cúa mô phỏng số.

Quá trìnhtối ưu hóa công nghệ nhờ ruô phỏng. Quá trinhmô phóng a 65 Hình 5. Giao điện chính của phần mềm Deform. Các nút lệnh trên thanh công cụ 67 Tĩnh 5.Giao điện ban đầu của phần mềm Telorm.

Lựa chọn chế độ nhiệt khi dập 6 Hinh 5. Lựa chọn số đổi tượng Khi đập. Nhap mé hinh hinh hoe cho các đổi tượng. Thư viện các loại vật liệu của phần môm.

Biểu đồ lực đập 72 Hinh 5.Phản bễ lưới biến đạng. Dòng cháy của kim loại ¬. Giao điện Cải đặt Deform 74 Hinh 5. Nhập mô hình 3 cho phôi 75 Hinh 5.

Chia lưởi cho Phôi. cnn Heireeeereererrrroe TỔ Hình 5. Đồ thị dường cong chảy của ATSI-1045 —. Diễu kiên tiếp xúc 78 Hinh 5.

Vận tốc và hướng đèng chảy kim loại. Xây đựng bản vẽ vật đập Tà 39 3.1 Dumg sai vat dap .2 Xác định kích thước phôi ban dau. Xác định số lượng và các nguyên công chuẩn bị.4, Quy trinh công nghệ gia công khuôn đưới. Bản vẽ chế tạo khuôn đưới 43 3.

Quy trình gia công coe 43 3. Các chỉ tiết của bộ khuôn sau khi ch tạo xong, - 49 Chương 4: LAP TRINIT GIA CONG KITUON DAP BANIT RANG TREN MAY PHAY CNC .1 Thiết kể chỉ tiết chủ tiết khuôn dudi.2 Sử dụng phần mềm CIMATRON đã lập trình gia công. Dua chỉ tiết sau khi thiết kế vào phân mẻm CIMATRON 31 4. Chọn máy và định nghĩa phôi - 52 4.

Chọn dao và chế độ cắt - 3 4. Mô phông lrơng Ciruatron E7 - $7 4. Xuất chương trình NG " $8 4. Gia công trên máy phay ƠNC.6ũ Chương5 MO PHONG QU.

ATRINH DAP TAO HINH KHI DAP BANH RANG 61 311. Giới hiệu phương pháp mô nhống sề a 61 5. Mô phỏng số - “công nghệ áo”. Vai trò và tra điểm của mô phỏng số trong thiệt kể và tối ưa công nghệ él 5.

Tiền trinh mỏ phỏng. Giới thiệu phần mềm mỏ phỏng Deform. Giao điện và vận hành phản mễm. a e Môđưnhậu xử lý - Tre 7 MO DAU G Vigt Nam hign nay vige chế tạo bánh răng chủ yêu bằng phương pháp gia công cơ khi sử đụng các máy phay, tiên, lăn răng.

Việc gia công chế tạo nay phan nào dã dâp ứng được nhu cầu trơng nước. Thường bánh răng được chế tạo từ phôi đã qua nguyên công rẻn để giảm lương gia công cơ, đảm bảo cơ tính, tiết kiểm vật liệu làm phôi Việc làm phổi chuẩn hiện nay thường sử dụng cảch nguyên công rên niên chất lượng phối chưa cao và phụ thuộc nhiều vào công nhân. Chất lượngphối cá về hình dạng và tinh chat eo bọc không đông đều trong loại sản phẩm, năng suất chưa cao. Ngày nay công nghệ tạo hình ngày càng đa dạng và phát triển rất phong phú.

Công nghệ dập khôi ngày nay đang được chú trọng và lĩnh vực ứng dụng của nó ngày cảng phát triển. Chất lượng sản phẩm sau khi dập khôi ngày cảng cao. Phôi chế lao bánh răng vất phù hợp với công nghệ dâu khối. Việc nghiên cửu áp dụng đập khỏi vào đập bãnh răng côn cho tá chất lượng sâm phẩm eao, độ chính xác cao, lượng gia công cơ nhỏ, và chủ phi sản xuất giảm xung.

Với bảnh răng côn thủng, la có thể sửa dụng phương pháp đập thằng 2 nguyên công. Dap nóng dé tao hinh dang của rằng ở nhiệt độ cao, sau đó lân thử2 đập tỉnh chủnh ở nhiệt độ thấp, để dám báo cơ tính cũng như đỏ chỉnh xác của răng. Khi đỏ việc gia công cơ sẽ giảm di rat nhiều. Lập Tguội banh rang 1a phuong phap mới và đáp ứng nhu câu đặt 1a như tăng, đô bản, tiết kiệm kim loại, năng suất tăng ấp hang trảm lần.

Nhược điểm của phương pháp đập nguội là kích thước chỉ tiết nhỏ, được imgdụng với đập cho bánh răng côn thẳng cơ nhỏ. Yêu cầu có lực lớn, đầu tư ban đầu øao, và chí phù hợp với sản xui loạt lớn. Việc gia công cơ khí chỉ tiết bánh răng côn còn khó khăn do thiết bị tại Việt 'Nam cèn hạn chẻ, quy trình gia công đòi hỏi khắt khe và chất lượng sản phẩm chưa đồng nhật tì việc áp dựng công nghệ đập vào hoàn toàn phù hợp vá lận dụng các tu điểm dủa công nghệ, đập như tạo thớ kirn loại, giảm khuyết tật thỏi đúc. Ở các nước công nghiệp phát triển như Nga, Mỹ, Nhật, Đức, Trung Quốc để sản xuất hàng hóa hàng loạt với rmột số lượng lớn thì việc sử dựng công nghệ đập khôi lớn hơn nhiều so với các phương pháp gìn công cơ khúo.

Những cỗi tiến và nghiên cửu phát triển công nghệ dập khôi các xản phẩm dập khối hiện nay đá đạt chính sóc rất cao, thậm trí không phối gia công cơ. Trung trưởng hợp răng côn thăng loại nhỏ. Trên thê giới với sự phát triển vẻ thiết bị với nhưng máy dập có lực đập lớn ta có thể tạo hình bằng áp lực bằng phương pháp dập nguội bánh. răng cỡ nhỏ.

Cho độ chỉnh xác làm việc, cũng như cơ tính rất cao, độ bỏng bền mặt tương đương với gia công cơ, chơ năng xmát cao, áp dựng với sản xuất hàng loạt lớn với giả Thành thập Xu hướng chuyển đàn sang gia công áp lưc đem lại hiệu quá kinh tả rất lớn, sản xuất hàng hóa hàng loạt với giá thành cạnh tranh, với các sản phẩm ngày càng đa dạng và phong phú 10 Himh 3. KẾL thúc quả trình đập tạo hình - 82 Tinh 5. Vật liệu - 82 Hinh 5. Biểu đồ tác dụng lên Punch.

Ứng suất - 84 Linh 5. Ứng suất chỉnh lớn nhất 84 Hinh 5. Vận tốc chảy. Phời đễ dập thữ.

Gá phôilên máy ép ma sắt 86 Hình 5. So sánh bánh răng sau khi đập và mẫu bánh răng tham khảo. B7 MO DAU G Vigt Nam hign nay vige chế tạo bánh răng chủ yêu bằng phương pháp gia công cơ khi sử đụng các máy phay, tiên, lăn răng. Việc gia công chế tạo nay phan nào dã dâp ứng được nhu cầu trơng nước.

Thường bánh răng được chế tạo từ phôi đã qua nguyên công rẻn để giảm lương gia công cơ, đảm bảo cơ tính, tiết kiểm vật liệu làm phôi Việc làm phổi chuẩn hiện nay thường sử dụng cảch nguyên công rên niên chất lượng phối chưa cao và phụ thuộc nhiều vào công nhân. Chất lượngphối cá về hình dạng và tinh chat eo bọc không đông đều trong loại sản phẩm, năng suất chưa cao. Ngày nay công nghệ tạo hình ngày càng đa dạng và phát triển rất phong phú. Công nghệ dập khôi ngày nay đang được chú trọng và lĩnh vực ứng dụng của nó ngày cảng phát triển.

Chất lượng sản phẩm sau khi dập khôi ngày cảng cao. Phôi chế lao bánh răng vất phù hợp với công nghệ dâu khối. Việc nghiên cửu áp dụng đập khỏi vào đập bãnh răng côn cho tá chất lượng sâm phẩm eao, độ chính xác cao, lượng gia công cơ nhỏ, và chủ phi sản xuất giảm xung. Với bảnh răng côn thủng, la có thể sửa dụng phương pháp đập thằng 2 nguyên công.

Dap nóng dé tao hinh dang của rằng ở nhiệt độ cao, sau đó lân thử2 đập tỉnh chủnh ở nhiệt độ thấp, để dám báo cơ tính cũng như đỏ chỉnh xác của răng. Khi đỏ việc gia công cơ sẽ giảm di rat nhiều. Lập Tguội banh rang 1a phuong phap mới và đáp ứng nhu câu đặt 1a như tăng, đô bản, tiết kiệm kim loại, năng suất tăng ấp hang trảm lần. Nhược điểm của phương pháp đập nguội là kích thước chỉ tiết nhỏ, được imgdụng với đập cho bánh răng côn thẳng cơ nhỏ.

Yêu cầu có lực lớn, đầu tư ban đầu øao, và chí phù hợp với sản xui loạt lớn. Việc gia công cơ khí chỉ tiết bánh răng côn còn khó khăn do thiết bị tại Việt 'Nam cèn hạn chẻ, quy trình gia công đòi hỏi khắt khe và chất lượng sản phẩm chưa đồng nhật tì việc áp dựng công nghệ đập vào hoàn toàn phù hợp vá lận dụng các tu điểm dủa công nghệ, đập như tạo thớ kirn loại, giảm khuyết tật thỏi đúc. Ở các nước công nghiệp phát triển như Nga, Mỹ, Nhật, Đức, Trung Quốc để sản xuất hàng hóa hàng loạt với rmột số lượng lớn thì việc sử dựng công nghệ đập khôi lớn hơn nhiều so với các phương pháp gìn công cơ khúo. Những cỗi tiến và nghiên cửu phát triển công nghệ dập khôi các xản phẩm dập khối hiện nay đá đạt chính sóc rất cao, thậm trí không phối gia công cơ.

Trung trưởng hợp răng côn thăng loại nhỏ. Trên thê giới với sự phát triển vẻ thiết bị với nhưng máy dập có lực đập lớn ta có thể tạo hình bằng áp lực bằng phương pháp dập nguội bánh. răng cỡ nhỏ.